影响混凝土强度的因素及提高措施

影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素 摘要摘要 混凝土在建筑结构中主要用于承受压力 混凝土质量的主要指标之一是 混凝土强度即抗压强度 其抗压性能好 抗拉性能差 混凝土质量的好坏决定 着结构的安全和使用功能 影响混凝土强度的因素很多诸如水泥强度 水灰比 粗骨料 掺合料等的质量 还有一些施工工程控制如运输 振捣 养护等工序 由于它的组成材料以及它的特殊用途 因此 在施工过程中 必须采取措施 有效地控制影响混凝土质量的各种因素 避免出现质量通病 达到预防为主的 目的 确保混凝土的施工质量 关键词关键词 混凝土强度 因素 措施 一 一 混凝土的强度等级混凝土的强度等级 混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度 混凝土的强度等级应以混凝土 立方体抗压强度标准值划分 采用符号 C 与立方体抗压强度标准值 以 N mm 或 MPa 计 表示 混凝土的抗压强度是通过实验得出的 我国采用边长为 150mm 的立方体作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件 规定以边长为 150mm 的立方体在 20 2 的温度和相对湿度在 95 以上的潮湿空气中养护 28d 依照 标准实验方法测得的具有 95 保证率的抗压强度作为混凝土强度等级 按照 GB50010 2002 混凝土结构设计规范 规定 普通混凝土划分为十四 个等级 即 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 二 影响混凝土强度的因素二 影响混凝土强度的因素 硬化后的混凝土在未受到外力作用之前 由于水泥水化造成的化学收缩和 物理收缩引起砂浆体积的变化 在粗骨料与砂浆界面上产生了分布不均匀的拉 应力 从而导致界面上形成了许多微细的裂缝 另外 还因为混凝土成型后的 泌水作用 某些上升的水分为粗骨料颗粒所阻止 因而聚集于粗骨料的下缘 混凝土硬化后就成为界面裂缝 当混凝土受力后 这些预存的界面裂缝会逐渐 扩大 延长并汇合连通起来 形成可见的裂缝 致使混凝土结构丧失连续性而 发生破坏 所以 混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其骨料的粘结强度 而粘结强度又与水泥强度等级 水灰比及骨料的性质有密切关系 此外混凝土 的强度还受施工质量 养护条件及龄期的影响 影响混凝土强度等级的因素主要有原材料 配合比 施工质量 养护条件 和龄期等因素 1 混凝土原材料的影响 1 水泥强度和水灰比 水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要的因素 水泥强度的大小直 接影响混凝土的强度 在配合比相同的条件下 水泥的强度越高 混凝土强度 也越高 混凝土的抗压强度与水灰比和水泥强度之间符合以下关系 f cu a f ce C W b C 每立方米混凝土中的水泥用量 kg W 每立方米混凝土中的用水量 kg f cu 混凝土 28 天抗压强度 MPa f ce 水泥的实际强度 MPa a b 回归系数 与骨料品种及水泥品种等因素有关 其数值可通过实 验求得 按公式可看出 混凝土抗压强度与混凝土用水水泥的强度成正比 在配合比 相同的条件下 所用的水泥标号越高 制成的混凝土强度越高 当采用同一种 水泥 品种和强度相同 时 混凝土的强度主要取决于水灰比 水灰比是水泥 用量和水的比值 在混凝土能充分密实硬化后 水灰比大时 多余的水分残留 在混凝土中形成气泡或气孔 水泥石中的孔隙愈多 强度降低 水泥与骨料粘 合力也愈小 混凝土抵抗荷载的实际有效断面也减小 在孔隙周围产生应力集 中 混凝土的强度就愈低 反之 水灰比愈小 水泥石的强度愈高 与骨料粘 结力愈大 混凝土的强度愈高 当然 如果加水太少 拌合物过于干硬 在一定的捣实成型条件下 无法保 证浇灌质量 混凝土中将出现较多的蜂窝空洞 混凝土强度也会下降 因此 因此影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比 要控制 好混凝土质量 最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节 2 细骨料的影响 细骨料 砂子 对混凝土影响较大的主要是细度模数和含泥量 砂子越细 对混凝土强度越不利 含泥量的增加不仅会影响混凝土强度 而且对混凝土抗 冻性能也不利 砂子中含有一定量的有害杂质 也会降低混凝土强度 因此 通常在施工中使用水洗砂 3 粗骨料的影响 粗骨料对混凝土强度有一定的影响 当石质强度相等时 决定于骨料的表 面粗糙度 如 碎石表面比卵石表面粗糙 它与水泥砂浆的粘结力比卵石大 当水灰比相等或配合比相同时 两种材料配制的混凝土 碎石的混凝土强度比 卵石强 在选择粗骨料时应注意骨料的颗粒级配 粒径 强度 坚固性 骨料在自 然风化和其他外界物理化学因素作用下抵抗破裂的能力 含泥量 针片状含量 及其他有害物质含量 表观密度和体积密度 碱集料反应 指水泥 外加剂等 混凝土构成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致 混凝土开裂破坏的膨胀反应 等指标 如骨料含泥量偏高 为确保原来的混凝土配置强度 需要增加大约 5 的水 泥用量 若石子针片状含量过高 会增加粗骨料的表面积和孔隙率 降低混凝 土拌合物的流动性 出现离析现象 易造成赌泵 并且降低混凝土强度 因此 砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求 采用砂 石分批堆放 分批检验 分批使用的方法 有利于提高混凝土的生产水平 由于施工现场砂石质量变化相对较大 因此现场施工人员必须保证砂石的 质量要求 并根据现场砂含水率及时调整水灰比 以保证混凝土配合比 不能 把实验配比与施工配比混为一谈 4 拌合水的影响 混凝土拌合水中杂质过量时将会影响混凝土的强度 拌合水一般采用饮用 水 若采用非饮用水源应事先或定期检验是否符合标准 混凝土拌合水应符合 国家现行标准 混凝土拌合水标准 的规定 5 掺合料的影响 能够用于混凝土的掺合料有很多种 粉煤灰作为混凝土的混合材在建筑工 程中的应用日益增多 掺如优良的粉煤灰对改善混凝土性能 降低造价 提高 混凝土的耐久性 粉煤灰的细度的大小 对配置的混凝土强度性能影响很大 细灰在混凝土 中能起到致密作用 可减少混凝土的用水量 改善和易性 提高密实性 促进 混凝土的均匀性 而颗粒较粗的粉煤灰 其强度低 活性小 用于混凝土中不 但增加水泥浆体的疏松颗粒 还会增加用水量 对混凝土强度有不利影响 因 此粉煤灰细度应作为首要考核和控制的指标 用于混凝土中的掺合料 粉煤灰 应符合现行国家标准 用于水泥和混凝 土中的粉煤灰 的规定 6 外加剂的影响 混凝土外加剂是在拌制混凝土的过程中掺入用以改善混凝土性能的物质 外加剂掺量很小 仅有水泥质量的百分之五 却能显著改善混凝土的抗冻性和 抗渗性能 提高技术经济效果 在混凝土中掺入外加剂 可使混凝土获得早强和高强性能 混凝土中掺入 早强剂 可显著提高早期强度 掺入减水剂可大幅度减少拌合物用水量 在较 低的水灰比下 混凝土仍能较好地成型密实 获得很高的 28d 强度 在混凝土中加入掺合料 可提高混凝土的密实度 改善水泥与骨料的界面 粘结强度 提高混凝土的长期强度 因此 在混凝土掺入高效减水剂和掺合料 是配制高强和高性能混凝土必需的技术措施 2 施工中影响混凝土强度的因素 影响混凝土强度的因素还包括施工过程中配合比的设计 计量偏差 混凝 土搅拌和运输 龄期和温度的影响 1 配合比的影响 设计合理的混凝土配合比 合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定 除满足强度 耐久性要求和 节约原材料外 应该具有施工要求的和易性 因此要实验室设计合理的配比 必须提供合格的水泥 砂 石 掺合料 外加剂等原材料 水泥控制强度 砂 控制细度 含水率 含泥量等 石控制含水率及含泥量等 只有材料达到合格 要求 才能做出合理的混凝土配合比 才能使施工得以正常合理的进行 达到 设计和验收标准 正确按施工配合比施工 按施工配合比施工 首先要及时测定砂 石 含水率 将设计配合比换算为施工配合比 其次 要用重量比 不要用体积比 最后 要及时检查原材料是否与设计用原材料相符 如来料与设计样本不符 应马上通知实验室 及时更改配合比 2 计量偏差的影响 3 混凝土搅拌设备的影响 混凝土机械搅拌比人工拌合能使混凝土拌合物更均匀 特别在拌合低流动性 混凝土拌合物效果更显著 搅拌时间越长 混凝土强度越高 考虑到能耗和施 工进度等因素时 一般要求控制在 2 3mim 之间 利用振捣器振捣时 能提高 混凝土拌合物的流动性 使混凝土拌合物很好的充满模具 排除混凝土中气泡 内部空隙大大减少 提高混凝土的密实度 从而大大提高混凝土的强度 4 混凝土运输和浇注的影响 混凝土的运输质量控制 1 混凝土运输过程中应避免产生分层 离析现 象 浇灌时仍能保持原有的坍落度 2 混凝土应以最少的运转次数 最短的时间 从搅拌地点运至浇筑地点 使混凝土在初凝前注入模板 混凝土入模最短时间为 温度 20 30 时不超过 1h 10 20 时不超过 1 5h 5 9 时不超过 2h 3 混凝土运输工作应保证混凝土的浇灌工作顺利 连续进行 4 运送混凝土的容 器应严密 不漏浆 不吸水 冬季应采取保温措施 以免冻结 夏季将容器漆 成白色 以减少容器所吸收的阳光辐射热 在夏季宜以 1h 的运输距离为例 处 在白色容器中的混凝土 其温度要比一般深色容器中的至少低 1 5 夏季混 凝土拌合物需要较长距离的运输时 可用缓凝剂来控制凝结时间 但应保证缓凝 剂掺量正确 5 养护的影响 合理养护对混凝土的强度影响很大 混凝土振捣完后必须按规定进行潮湿 或保水养护 以保证结构混凝土的强度正常发展 养护好坏对水泥水化作用有 重大影响 合理养护主要是控制好养护的温度和湿度 混凝土的硬化在于水泥的水化 作用 周围环境温度对水泥水化的速度有显著的影响 温度升高 水泥水化速 度加快 混凝土强度增长加快 反之 温度降低 水泥水化速度降低 混凝土 强度增长缓慢 当温度降至冰点以下时 则由于混凝土中的水分大部分已结冰 水泥颗粒不能与冰发生化学反应 混凝土的强度停止发展 而且孔隙内水分会 引起膨胀 水结冰体积可膨胀约 9 作用在孔隙毛细管内壁 使混凝土内部 结构遭到破坏 已经获得的强度 如果在结冰前 混凝土已经不同程度地硬化 的话 受到损失 当气温忽高忽低反复冻融 混凝土内部的微裂逐渐增长 扩 大 使混凝土强度逐渐降低 表面出现剥落 甚至混凝土完全崩溃 周围环境的湿度对水泥的水化作用也有显著影响 湿度适当 水泥水化进 行顺利 混凝土强度增长较快 如果湿度不够 混凝土因缺水而影响水泥水化 作用的正常进行 甚至停止水化 使混凝土结构疏松 渗水性增大或形成干缩 裂缝 影响耐久性 为了使混凝土正常硬化 必须在成型后一定时间内维护周围环境 保证一 定温度和湿度 一般混凝土应在 18 23 度之间标准养护 当混凝土凝结以后 表面覆盖草袋的那个物 并不断浇水 防止发生不正常的收缩 在夏季应注意 浇水 保持必要不得湿度 在冬季注意保温 保持必要的温度 一般采取综合 蓄热法及蒸养法 6 龄期的影响 龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间 混凝土在正常养护条件 下 其强度将随着龄期的增加而提高 最初 7 14d 内强度增长较快 以后逐渐 缓慢 28d 达到设计强度 28d 后强度仍在发展 其增长过程可延续十年之久 普通水泥制成的混凝土 在标准养护条件下 混凝土强度的发展 大致与 其龄期的常用对数成正比关系 龄期不少于 3d fn f28 lgn lg28 式中 fn nd 龄期混凝土的抗压强度 Mpa f28 28d 龄期混凝土的抗压强度 Mpa n 养护龄期 d n 3 根据上式 可以有所测混凝土的早期强度 估算其 28d 龄期的强度 或者 可有混凝土的 28d 强度 推算 28d 前混凝土达到某一强度需要养护的天数 如 确定混凝土拆模 构件起吊 放松预应力钢筋 制品养护 出厂日期等 综上所述 影响混凝土强度的因素在原材料的选用